Kimia Umum: Teks Buku / A. V. Zhulkhan; Ed. V. A. Popkov, A.v. Zhoglovna. - 2012. - 400 p.: Il.
Bab 8. Reaksi dan Proses Redoks
Bab 8. Reaksi dan Proses Redoks
Hidup adalah rantai proses redoks yang berkelanjutan.
AL. Lavoisier.
8.1. Signifikansi biologis dari proses redoks
Proses metabolisme, respirasi, membusuk, fermentasi, fotosintesis didasarkan pada proses redoks. Dalam hal metabolisme aerobik, oksidator utama adalah oksigen molekuler, dan agen pereduksi - zat organik makanan. Indikator bahwa organisme didasarkan pada organisme organisme adalah reaksi reduktif, adalah potensi bioelektrik organ dan jaringan. Biopotensial adalah karakteristik kualitatif dan kuantitatif dari arah, kedalaman dan intensitas aliran proses biokimia. Oleh karena itu, pendaftaran biopotensial organ dan jaringan banyak digunakan dalam praktik klinis ketika mempelajari aktivitas mereka, khususnya, ketika mendiagnosis penyakit kardiovaskular, elektrokardiogram dihilangkan, ketika mengukur biopotensial otot, elektromogram dihapus. Pendaftaran potensi otak - Ensefalografi - memungkinkan Anda untuk menilai gangguan patologis dari sistem saraf. Sumber energi energi sel adalah potensi membran sebesar 80 mV, karena terjadinya asimetri ion, I.E. Distribusi yang tidak merata di kedua sisi membran kation dan anion. Potensi membran memiliki sifat ionik.Dalam kompleks multi-inti, proses yang terkait dengan transfer elektron dan proton antar partikel yang diselesaikan
perubahan dalam tingkat oksidasi partikel bereaksi dan terjadinya potensi redoks. Potensi redoks memiliki sifat elektronik.Proses-proses ini memiliki sifat siklik yang dapat dibalik dan mendasari banyak proses fisiologis penting. Michaelis mencatat peran penting dalam proses redoks dalam hidup: "Proses redoks yang terjadi pada organisme hidup termasuk dalam kategori mereka yang tidak hanya terburu-buru dan dapat diidentifikasi, tetapi merupakan yang paling penting bagi kehidupan dan dengan biologis, dan dari titik filosofis Lihat. "
8.2. Esensi
Proses redoks.
Pada tahun 1913, L.V. Pistarzhevsky membuat teori elektronik proses redoks, yang saat ini diterima secara umum. Jenis reaksi ini dilakukan oleh redistribusi kepadatan elektron antara atom zat reaktan (dengan transisi elektron), yang dimanifestasikan dalam perubahan tingkat oksidasi.
Reaksi yang dihasilkan dari mana derajat oksidasi atom yang termasuk dalam zat bereaksi karena transfer elektron di antara mereka disebut reaksi redoks.
Proses redoks terdiri dari 2 tindakan dasar atau semi-formasi: oksidasi dan pemulihan.
Oksidasi- Ini adalah proses kerugian (pengembalian) elektron oleh atom, molekul atau ion. Saat mengoksidasi tingkat oksidasi partikel naik:
Partikel yang memberikan elektron disebut mereduksi agen.Produk dari zat pereduksi disebut bentuk teroksidasi:
Agen pereduksi dengan bentuk teroksidasi adalah sepasang sistem redoks (SN 2 + / SN 4 +).
Ukuran kemampuan restoratif dari satu atau elemen lain adalah potensi ionisasi.Semakin kecil potensi ionisasi dari elemen, zat pereduksi yang lebih kuat, elemen-S dan elemen dalam tingkat oksidasi yang lebih rendah dan menengah adalah agen pengurangan yang kuat. Kemampuan partikel untuk memberikan elektron (kemampuan donor) menentukan sifat rehabilitasi.
Restorasi -ini adalah proses menghubungkan elektron dengan partikel. Saat memulihkan tingkat oksidasi berkurang:
Partikel (atom, molekul atau ion), menghubungkan elektron, disebut oksidator.Pemulihan produk oksidan disebut formulir yang Dipulihkan:
Agen pengoksidasi dengan bentuknya yang dikurangi adalah pasangan lain (Fe 3+ / Fe 2+) dari sistem oksidasi. Ukuran kemampuan oksidatif partikel adalah afinitas elektron.Semakin afinitas terhadap elektron, I.E. Kemampuan akseptor elektron dari partikel, semakin kuat oksidan itu. Oksidasi selalu disertai dengan restorasi, dan, sebaliknya, pemulihan dikaitkan dengan oksidasi.
Pertimbangkan interaksi FECL 3 dengan SNCL 2. Prosesnya terdiri dari dua semi-sumber daya:
Reaksi redoks dapat direpresentasikan sebagai kombinasi dari dua pasangan terkonjugasi.
Dalam perjalanan reaksi, oksidator berubah menjadi agen pereduksi terkonjugasi (produk pemulihan), dan zat pereduksi ke pengoksidasi konjugasi (produk oksidasi). Mereka dianggap sebagai pasangan redoks:
Oleh karena itu, reaksi redoks mewakili kesatuan dua proses oksidasi dan pemulihan yang berlawanan, yang dalam sistem tidak dapat ada satu sama lain. Dalam hal ini kita melihat manifestasi hukum universal persatuan dan perjuangan lawan. Reaksi akan terjadi jika afinitas untuk elektron oksidan lebih besar daripada potensi ionisasi zat pereduksi. Untuk ini memperkenalkan konsep listrik -nilai-nilai tersebut mengkarakterisasi kemampuan atom untuk memberi atau menerima elektron.
Kompilasi persamaan reaksi oksidasi dilakukan oleh neraca elektronik dan setengah formasi. Metode setengah formasi harus disukai. Penggunaannya dikaitkan dengan penggunaan ion yang benar-benar ada, peran media terlihat. Dalam persiapan persamaan, perlu untuk mengetahui zat reaksi mana yang melakukan peran oksidan, dan yang merupakan zat pereduksi, efek pada kemajuan reaksi ponsel dan apa yang mungkin terjadi produk reaksi. Properti redoks pameran senyawa yang mengandung atom nomor besar elektron valensi dengan energi yang berbeda. Sifat-sifat tersebut memiliki koneksi D-elemen (IB, VIIB, grup VIIIB) dan P-Elements (VIIIA, VIIA, VA Groups). Koneksi yang berisi elemen dalam oksidasi tertinggi, hanya pameran properti oksidatif(KMNO 4, H 2 SO 4), kehilangan - hanya properti pemulihan(H 2 S), di perantara - bico dapat berperilaku(Na 2 jadi 3). Setelah menyusun persamaan setengah reaksi, persamaan ion. Make up persamaan reaksi dalam bentuk molekuler:
Memeriksa kebenaran kompilasi persamaan: jumlah atom dan tuduhan bagian kiri dari persamaan harus sama dengan jumlah atom dan biaya dari bagian kanan persamaan untuk setiap elemen.
8.3. Konsep potensi elektroda. Mekanisme terjadinya potensi elektroda. Sel galvanik. Persamaan nernsta.
Ukuran oksidasi dan kapasitas reduksi zat adalah potensi redoks. Pertimbangkan mekanisme potensial. Ketika logam aktif secara kimian direndam (Zn, AL) ke dalam larutan garamnya, misalnya, zn ke dalam larutan ZNSO 4, pembubaran tambahan logam terjadi sebagai akibat dari proses oksidasi, pembentukan pasangan , lapisan listrik ganda pada permukaan logam dan munculnya pary zn 2 + / zn..
Logam, tenggelam dalam larutan garamnya, misalnya seng pada solusi seng sulfat, disebut elektroda dari jenis pertama. Ini adalah elektroda dua fase yang sedang mengisi daya secara negatif. Potensi dibentuk sebagai akibat dari reaksi oksidasi (sesuai dengan mekanisme pertama) (Gbr. 8.1). Ketika tenggelam dalam larutan garam logam efektif rendah (CU), proses yang berlawanan diamati. Pada batas logam dengan larutan garam, logam diendapkan sebagai hasil dari proses pemulihan ion dengan kemampuan akseptor tinggi ke elektron, yang disebabkan oleh tingginya muatan kernel dan radius rendah ion. Elektroda dibebankan secara positif, dalam ruang athektic, garam berlebihan membentuk lapisan kedua, potensi elektroda pasangan Cu 2 + / Cu ° terjadi. Potensi dibentuk sebagai hasil dari proses pemulihan sesuai dengan mekanisme kedua (Gbr. 8.2). Mekanisme, besarnya dan tanda potensi elektroda ditentukan oleh struktur atom peserta. proses elektroda..
Jadi, potensi terjadi pada perbatasan bagian logam dengan larutan sebagai akibat dari proses oksidatif dan pengurangan yang terjadi dengan partisipasi logam (elektroda) dan pembentukan lapisan listrik ganda disebut potensi elektroda.
Jika Anda menghapus elektron dari piring seng pada tembaga, maka keseimbangan pada pelat rusak. Untuk melakukan ini, hubungkan sekat dan pelat tembaga, tenggelam dalam solusi garam mereka, konduktor logam, solusi elektroda - jembatan elektrolit (tabung dengan larutan K 2 So 4) untuk menutup rantai. Pada elektroda seng melanjutkan oksidasi semi-formasi:
dan pada pemulihan tembaga - setengah reaksi:
Arus listrik disebabkan oleh total reaksi redoks:
Arus listrik muncul di sirkuit. Penyebab terjadinya dan aliran arus listrik (EDC) dalam elemen galvanik adalah perbedaan potensi elektroda (e) - Gambar. 8.3.
Ara. 8.3.Elemen Elektropling Sirkuit Sirkuit Listrik
Galvanic Cell.- Ini adalah sistem di mana energi kimia dari proses redoks berubah
secara listrik. Rantai kimia dari elemen electroplating biasanya ditulis dalam bentuk skema singkat, di mana elektroda negatif ditempatkan di sebelah kiri, menunjukkan pasangan yang terbentuk pada elektroda ini, fitur vertikal, menunjukkan potensi lompatan. Dua fitur menunjukkan batas antara solusi. Biaya elektroda ditunjukkan dalam tanda kurung: (-) zn ° | zn 2 + || cu 2 + | cu ° (+) - diagram rantai kimia elemen elektroplating.
Potensi redoks berpasangan tergantung pada sifat dari peserta proses elektroda dan rasio konsentrasi ekuilibrium bentuk-bentuk yang teroksidasi dan dipulihkan dari peserta proses elektroda dalam larutan, suhu larutan dan dijelaskan oleh persamaan nernst. Karakteristik kuantitatif dari sistem redoks adalah potensi redoks yang timbul pada batas pemisahan fase dari larutan platinum. Besarnya potensi dalam satuan C diukur dalam Volts (B) dan dihitung dengan persamaan Nernst-Peters:
di mana (OH) dan A (merah) adalah aktivitas bentuk teroksidasi dan berkurang; R.- Konstanta gas universal; T.- Suhu termodinamika, K; F.- Faraday permanen (96.500 cb / mol); n.- Jumlah elektron yang berpartisipasi dalam proses redoks dasar; A - aktivitas ion hidroksi; m.- Koefisien stoikiometrik di depan ion hidrogen dalam setengah reaksi. Nilai φ ° adalah potensi redoks standar, I.E. Potensi yang diukur dalam kondisi A (OX) \u003d A (merah) \u003d A (H +) \u003d 1 dan suhu ini.
Potensi standar sistem 2N + / H 2 diadopsi sama dengan 0 V. Potensi standar adalah nilai referensi, ditabulasi pada suhu 298 ribu. Media asam kuat tidak khas untuk sistem biologis, oleh karena itu, untuk karakteristik proses yang terjadi dalam sistem kehidupan, potensi formal yang ditentukan di bawah kondisi A (OX) \u003d A (merah), pH 7.4 dan suhu 310 ribu ( tingkat fisiologis) digunakan. Saat merekam potensi uap diindikasikan dalam bentuk fraksi, dan oksidator ditulis dalam pembilang, dan zat pereduksi di penyebut.
Untuk 25 ° C (298K) setelah substitusi nilai konstan (R \u003d 8,31 J / MOL / MOL; F.\u003d 96 500 CL / MOL) Persamaan Nernsta mengambil bentuk berikut:
di mana φ ° adalah potensi redoks standar pasangan, di; dengan O.FYU dan V.F. - Produk konsentrasi ekuilibrium dari bentuk teroksidasi dan berkurang; Koefisien X dan Y - Stoikiometrik dalam persamaan setengah reaksi.
Potensi elektroda terbentuk pada permukaan pelat logam yang tenggelam dalam larutan garamnya, dan hanya bergantung pada konsentrasi bentuk teroksidasi [M N +], karena konsentrasi dari bentuk yang dikurangi tidak berubah. Ketergantungan potensi elektroda dari konsentrasi nama yang sama dengan ditentukan oleh persamaan:
di mana [m +] adalah konsentrasi kesetimbangan dari ion logam; n.- Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi semi, dan sesuai dengan tingkat oksidasi ion logam.
Sistem redoks dibagi menjadi dua jenis:
1) Dalam sistem, hanya transfer elektron FE 3 + + ē \u003d \u003d Fe 2 +, SN 2 + - 2ē \u003d SN 2 + dilakukan. saya t keseimbangan redoks terisolasi;
2) Sistem ketika transfer elektron dilengkapi dengan transfer proton, I.E. diamati gabungan keseimbangan berbagai jenis:protolytic (asam-basa) dan pemulihan redoks dengan kemungkinan persaingan dari dua partikel proton dan elektron. Dalam sistem biologis, sistem redoks penting berkaitan dengan jenis ini.
Contoh sistem tipe kedua adalah proses daur ulang hidrogen peroksida dalam tubuh: H 2 o 2 + 2n + + 2ē↔ 2h 2 o, serta pengurangan media asam dari banyak agen pengoksidasi yang mengandung oksigen: CRO 4 2-, CR 2 O 7 2-, MNO 4 -. Misalnya, MNO 4 - + 8H + + 5ē \u003d \u003d Mn 2 + + 4N 2 O. Elektron dan proton dan proton terlibat dalam reaksi semi ini. Perhitungan potensi pasangan yang dipimpin oleh formula:
Dalam lingkaran konjugat yang lebih luas, bentuk pasangan yang teroksidasi dan dipulihkan dalam larutan dalam berbagai tingkat oksidasi (MNO 4 - / MN 2 +). Sebagai elektroda ukur
dalam hal ini, sebuah elektroda dari bahan inert (PT) digunakan. Elektroda bukan anggota dari proses elektroda dan memainkan peran hanya operator elektron. Potensi yang dibentuk oleh proses oksidasi dan reduksi yang terjadi dalam larutan disebut potensi oksidatif dan pengurangan.
Pengukuran dilakukan pada redoks elektroda.- Ini adalah logam inert yang terletak dalam larutan yang mengandung bentuk pasangan yang teroksidasi dan dipulihkan. Misalnya, saat mengukur E O.fe 3 + / Fe 2 + pasang terapkan elektroda redoks - platinum mengukur elektroda. Elektroda perbandingan adalah hidrogen, potensi pasangan yang diketahui.
Reaksi yang mengalir dalam elemen galvanik:
Skema rantai kimia: (-) PT | (H 2 °), H + || Fe 3 +, Fe 2 + | PT (+).
Potensi redoks adalah ukuran oksidasi dan kapasitas reduktif zat. Nilai parameter standar pasangan diindikasikan pada tabel referensi.
Pola-pola berikut dicatat dalam serangkaian potensi redoks.
1. Jika potensi redoks standar pasangan negatif, misalnya φ ° (Zn 2+ (P) / zn ° (t)) \u003d -0,76 b, kemudian sehubungan dengan pasangan hidrogen, potensi yang lebih tinggi , Pasangan ini bertindak sebagai zat pereduksi. Potensi terbentuk sesuai dengan mekanisme pertama (reaksi oksidasi).
2. Jika pasangan pasangan positif, misalnya φ ° (Cu 2 + (P) / Cu (t)) \u003d +0.345 V sehubungan dengan hidrogen atau pasangan konjugat lainnya, potensi yang lebih rendah, pasangan ini agen pengoksidasi. Potensi pasangan ini terbentuk sesuai dengan mekanisme kedua (reaksi pemulihan).
3. Untuk hal di atas, nilai aljabar dari potensi standar pasangan, semakin tinggi kapasitas oksidatif dari bentuk teroksidasi dan di bawah kemampuan restoratif dari bentuk yang berkurang dari ini
pasangan. Mengurangi nilai potensi positif dan meningkatkan negatif sesuai dengan penurunan oksidatif dan pertumbuhan aktivitas regeneratif. Sebagai contoh:
8.4. Elektroda hidrogen, pengukuran potensi redoks
Potensi redoks dari pasangan ditentukan oleh potensi lapisan listrik ganda, tetapi, sayangnya, tidak ada metode untuk mengukurnya. Oleh karena itu, bukan nilai absolut, tetapi relatif, memilih pasangan lain untuk perbandingan. Potensi pengukuran dilakukan dengan menggunakan instalasi potensiometrik, yang didasarkan pada elemen galvanik yang memiliki diagram: elektroda dari test pair (ukur elektroda) terhubung ke elektroda pair hidrogen (H + / H °) atau lainnya, potensi yang diketahui (elektroda perbandingan). Elemen galvanik terhubung ke amplifier dan meter arus listrik (Gbr. 8.4).
Hidrogen Steam dibentuk pada elektroda hidrogen sebagai hasil dari proses redoks: 1 / 2h 2 O (g) ↔ H + (P) + e -. Elektroda hidrogen adalah elemen semi yang terdiri
dari plat platinum dilapisi dengan lapisan platinum yang tipis dan longgar, diturunkan dalam larutan asam sulfat 1 jam. Melalui solusi melewati hidrogen, di lapisan berpori platinum, bagian dari itu melewati keadaan atom. Semua ini tertutup di kapal kaca (amploule). Elektroda hidrogen adalah elektroda tiga fase dari jenis pertama (gasometal). Menganalisis persamaan potensial elektroda untuk elektroda hidrogen, dapat disimpulkan bahwa potensi elektroda hidrogen meningkat secara linear
Ara. 8.4.Elektroda hidrogen
dengan penurunan pH indikator hidrogen (meningkatkan keasaman) dari medium dan penurunan tekanan parsial hidrogen gas di atas larutan.
8.5. Perkiraan arah
Dengan mengubah energi bebas zat dan dengan besarnya potensi redoks standar
Pada arah reaksi pengurang oksidasi, dapat dinilai dengan mengubah potensi isobaro-isotermal sistem (energi Gibbs), energi bebas (ΔG) dari proses. Reaksi pada dasarnya dimungkinkan pada ΔG o < 0. В окислительно-восстановительной реакции изменение свободной энергии равно электрической работе, совершаемой системой, в результате которой ē переходит от восстановителя к окислителю. Это находит отражение в формуле:
dimana F.- Faraday permanen, setara dengan 96,5 kk / mol; n.- Jumlah elektron yang terlibat dalam proses oksidasi dan pemulihan, per 1 mol zat; E O.- Jumlah perbedaan dalam oksidasi standar dan potensi restoratif dari dua pasangan konjugasi sistem, yang disebut kekuatan elektromotif reaksi (EMF). Persamaan ini mencerminkan makna fisik hubungan E O.dan energi bebas dari reaksi Gibbs.
Untuk aliran spontan reaksi redoks, perlu perbedaan dalam potensi pasangan konjugat positif, yang mengikuti dari persamaan, I.E. Steam yang potanya lebih tinggi, peran oksidan dapat melakukan. Reaksinya selama potensi kedua pasangan menjadi sama. Akibatnya, untuk menjawab pertanyaan apakah zat pereduksi ini akan mengoksidasi agen pengoksidasi ini atau, sebaliknya, Anda perlu tahu ΔE : ΔE O. \u003d φ ° oksid. - φ ° dipulihkan. Reaksi berlangsung ke arah, yang mengarah pada pembentukan oksidan yang lebih lemah dan agen pereduksi yang lebih lemah. Dengan demikian, membandingkan potensi dua pasangan konjugasi, dimungkinkan untuk secara fundamental memecahkan masalah arah proses.
Sebuah tugas.Apakah mungkin untuk mengembalikan ion ion 3+ T1 + sesuai dengan skema yang diusulkan:
Reaksi ΔE ° memiliki nilai negatif:
Reaksi tidak mungkin, karena fe teroksidasi 3+ pair Fe 3+ / Fe 2 + tidak dapat mengoksidasi T1 + pasang T1 3 + / T1 +.
Jika EMF reaksi adalah nilai negatif, reaksi berada pada arah yang berlawanan. Yang lebih besar °, reaksi berlangsung lebih intensif.
Sebuah tugas.Apa perilaku kimia FEC1 3 dalam larutan yang berisi:
a) nai; B) nabr?
Kami membuat setengah reaksi dan menemukan potensi par:
tapi) E.reaksi 2I - + 2FE 3 + \u003d I 2 + 2FE 2 + akan 0,771-0.536 \u003d \u003d 0,235 V, E.ini memiliki nilai positif. Akibatnya, reaksi berlaku untuk pembentukan yodium gratis dan Fe 2+.
b) Reaksi E ° 2BR - + 2FE 3 + \u003d BR 2 + 2FE 2 + akan menjadi 0,771-1.065 \u003d \u003d -0.29 V. Nilai negatif E O.ini menunjukkan bahwa besi klorida tidak akan teroksidasi oleh kalium bromida.
8.6. Konstanta ekuilibrium
Reaksi redoks
Dalam beberapa kasus, perlu untuk mengetahui tidak hanya arah dan intensitas reaksi redoks, tetapi juga kelengkapan aliran reaksi (untuk berapa persen materi awal yang dimasukkan ke dalam produk reaksi). Misalnya, dalam analisis kuantitatif, dimungkinkan untuk hanya mengandalkan reaksi-reaksi yang praktis terjadi sebesar 100%. Oleh karena itu, sebelum menggunakan satu atau reaksi lain untuk menyelesaikan tugas apa pun, tentukan konstanta
nOVASSIA (K P) dari ini sistem O-in. Untuk menentukan CD proses redoks, tabel potensi redoks standar dan persamaan Nernst digunakan:
sejauhketika keseimbangan tercapai, potensi pasangan konjugasi dari agen pengoksidasi dan zat pereduksi dari proses redoks menjadi sama: φ ° oksida. - φ ° dipulihkan. \u003d 0, lalu E O.= 0. Dari persamaan nernst dalam kondisi keseimbangan E O.reaksi sama dengan:
dimana n.- Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi oksidasi; P. Melecut. P-JCC dan P.S. Bertukar B-B - masing-masing, produk konsentrasi ekuilibrium produk reaksi dan bahan awal hingga tingkat koefisien stoikiometrik mereka dalam persamaan reaksi.
Konstanta ekuilibrium menunjukkan bahwa keadaan keseimbangan dari reaksi ini terjadi ketika produk konsentrasi ekuilibrium dari produk reaksi akan 10 kali lipat dari produk konsentrasi kesetimbangan bahan awal. Selain itu, nilai besar Republik Kirgiz menunjukkan bahwa reaksi berlangsung dari kiri ke kanan. Mengetahui Republik Kyrgyz, Anda dapat, tanpa menggunakan data yang berpengalaman, menghitung kelengkapan reaksi.
8.7. Reaksi redoks dalam sistem biologis
Dalam proses aktivitas vital dalam sel dan jaringan, perbedaan potensi listrik dapat terjadi. Transformasi elektrokimia dalam tubuh dapat dibagi menjadi 2 kelompok utama.
1. Proses pemulihan karena transfer elektron dari satu molekul kepada orang lain. Proses-proses ini memiliki sifat elektronik.
2. Reprocesses terkait dengan transfer ion (tanpa mengubah biaya mereka) dan dengan pembentukan biopotensial. Biopotensial yang terdaftar dalam tubuh terutama merupakan potensi membran. Mereka memiliki sifat ionik. Sebagai hasil dari proses ini, potensi timbul antara lapisan kain yang berbeda yang terletak dalam kondisi fisiologis yang berbeda. Mereka terkait dengan intensitas yang berbeda dari aliran proses redoks fisiologis. Misalnya, potensi terbentuk di jaringan permukaan lembaran pada sisi yang menyala dan tidak disinari sebagai akibat dari intensitas proses fotoseintit yang berbeda. Area yang diterangi ternyata sangat didakwa sehubungan dengan sial.
Dalam proses oksidatif dan pemulihan dengan sifat elektronik, tiga kelompok dapat dibedakan.
Kelompok pertama mencakup proses yang terkait dengan transfer elektron antara zat tanpa oksigen dan hidrogen. Proses-proses ini dilakukan dengan partisipasi kompleks transfer elektron - kompleks heterovatif dan heteroyantic. Transfer elektron terjadi pada senyawa kompleks dari logam atau atom yang sama dengan berbagai logam, tetapi dalam berbagai tingkat oksidasi. Awal transfer elektron adalah logam transisi, yang menunjukkan beberapa derajat oksidasi yang stabil, dan biaya energi yang besar tidak diperlukan untuk elektron dan proton, transfer dapat dilakukan dalam jarak jauh. Reversibilitas proses memungkinkan untuk berulang kali berpartisipasi dalam proses siklik. Proses getaran ini terdeteksi dalam katalisis enzimatik (sitokrom), sintesis protein, proses metabolisme. Kelompok ini Transformasi terlibat dalam memelihara homeostasis antioksidan dan dalam perlindungan organisme dari stres oksidatif. Mereka adalah regulator aktif proses radikal bebas, sistem pemanfaatan bentuk aktif oksigen, hidrogen peroksida, berpartisipasi dalam oksidasi substrat
jenis katalase, peroksidase, dehidrogenase. Sistem ini melakukan antioksidan, tindakan antipersi.
Grup kedua termasuk proses redoks yang terkait dengan partisipasi oksigen dan hidrogen. Misalnya, oksidasi kelompok aldehida substrat ke dalam asam:
Grup ketiga mencakup proses yang terkait dengan transfer proton dan elektron dari substrat, yang tergantung pada pH, melanjutkan dengan adanya enzim dehidrogenase (E) dan koenzim (KO) dengan pembentukan enzim-koenzim kompleks yang diaktifkan Substrat (E-KO-S), menghubungkan elektron dan kation hidrogen dari substrat, dan menyebabkan oksidasi. Koheren seperti nikotinyndadenindinucleotide (lebih dari +), yang menempel dua elektron dan satu proton:
Dalam proses biokimia terdapat keseimbangan kimia gabungan: proses redoks, protolitik dan kompleksasi. Proses biasanya enzimatik. Jenis oksidasi enzimatik: dehidrogenase, oksidase (sitokrom, pemulihan oksidasi radikal bebas). Proses oksidatif dan reduksi yang terjadi dalam tubuh dapat dibagi menjadi tipe-tipe berikut: 1) Reaksi dumping intramolekul (penyalaan disproporsionate) karena atom karbon substrat; 2) Reaksi antarmolekul. Kehadiran atom karbon dari berbagai derajat oksidasi dari -4 hingga +4 menunjukkan dualitasnya. Oleh karena itu, dalam kimia organik, reaksi oksidasi dan dumping restoratif karena atom karbon, yang melanjutkan ke dalam dan intermolecerly.
8.8. Potensi membran
Sejak saatnya R. Virchova diketahui sel hidup.- Ini adalah sel dasar dari organisasi biologis yang memastikan semua fungsi tubuh. Aliran banyak proses fisiologis dalam tubuh dikaitkan dengan transfer ion dalam sel dan jaringan dan disertai dengan terjadinya perbedaan potensi. Peran besar dalam transportasi membran milik zat transportasi pasif: osmosis,
filtrasi dan bioelektrgenesis. Fenomena ini ditentukan oleh sifat penghalang membran sel. Perbedaan potensial antara solusi konsentrasi yang berbeda, dipisahkan oleh membran dengan permeabilitas pemilu, disebut potensi membran. Potensi membran memiliki ion, bukan sifat elektronik. Itu karena terjadinya asimetri ion, I.E. Distribusi ion yang tidak merata di kedua sisi membran.
Komposisi kationik media intergellular dekat dengan komposisi ion air laut: natrium, kalium, kalsium, magnesium. Dalam proses evolusi, alam telah menciptakan cara khusus untuk mentransfer ion, yang disebut nama transportasi pasifdisertai dengan munculnya perbedaan potensi. Dalam banyak kasus, dasar transfer zat difusi, oleh karena itu potensi yang terbentuk pada membran sel kadang-kadang disebut potensi difusi.Itu ada sementara konsentrasi ion tidak selaras. Besarnya potensi kecil (0,1 V). Difusi cahaya dilakukan melalui saluran ion. Ion Asimetri digunakan untuk menghasilkan eksitasi dalam sel-sel gugup dan otot. Namun, keberadaan asimetri ion di kedua sisi membran penting bagi sel-sel yang tidak mampu menghasilkan potensi yang menarik.
8.9. Pertanyaan dan Tugas untuk Tes Mandiri
Kesiapsiagaan untuk kelas.
Dan ujian
1. Biarkan konsep elektroda dan potensi redoks.
2. Lepaskan pola dasar yang diamati dalam serangkaian potensi redoks.
3. Apa ukuran kemampuan restoratif zat? Berikan contoh dari mual yang paling umum.
4. Apa ukuran kemampuan oksidatif zat? Berikan contoh agen pengoksidasi yang paling umum.
5. Bagaimana seseorang dapat secara eksperimental menentukan besarnya potensi redoks?
6. Bagaimana potensi sistem CO 3+ / CO 2+ berubah ketika ion sianida diperkenalkan ke dalamnya? Balas Jelaskan jawabannya.
7. Contoh reaksi di mana hidrogen peroksida memainkan peran agen pengoksidasi (zat pereduksi) dalam media asam dan alkali.
8. Apa fenomena mengidentifikasi lingkungan liganik atom tengah pada potensi redoks untuk berfungsinya sistem hidup?
9. Siklus Krebs dengan oksidasi biologis glukosa langsung mendahului reaksi:
di mana pos dan pada + - seragam dipulihkan dan teroksidasi nico-tinamiddinucleotide. Dalam arah mana reaksi redoks ini sedang berlangsung dalam kondisi standar?
10. Bagaimana zat yang disebut reversibel bereaksi dengan agen pengoksidasi dan substrat pencegahan?
11. Contoh-contoh tindakan zat bakterisida berdasarkan sifat oksidatif.
12. Reaksi Metode yang mendasari permanganatometri dan IODO Metry. Solusi kerja dan metode persiapan mereka.
13. Apa peran biologis reaksi di mana tingkat oksidasi mangan dan molibdenum berubah?
14. Dalam apa mekanisme efek toksik dari senyawa nitrogen (III), nitrogen (IV), nitrogen (V)?
15. Bagaimana suatu ion superoksida menetralkan? Bawa persamaan reaksi. Apa peran ion logam dalam proses ini?
16. Ada peran biologis semi-sumber daya: Fe 3+ + ē ↔ Fe 2+; Cu 2+ + ē ↔ Cu +; CO 3+ + ē ↔ CO 2+? Berikan contoh.
17. Bagaimana EMF standar dikaitkan dengan perubahan energi Gibbs dari proses redoks?
18. Buat kemampuan oksidatif ozon, oksigen dan saku hidrogen sehubungan dengan larutan potasium iodida berair. Jawaban Konfirmasikan dengan data tabular.
19. Proses kimia apa yang mendasari netralisasi anion superoksida radikal dan hidrogen peroksida dalam tubuh? Bawa persamaan setengah formasi.
20. Contoh-contoh proses redoks dalam sistem kehidupan, disertai dengan mengubah derajat oksidasi elemen-D.
21. Contoh penggunaan reaksi redoks untuk detoksifikasi.
22. Contoh tindakan beracun agen pengoksidasi.
23. Dalam solusi ada partikel CR 3+, CR 2 O 7 2-, I 2, i -. Tentukan di antara mana yang secara spontan berinteraksi dalam kondisi standar?
24. Apa dari partikel yang ditentukan adalah agen pengoksidasi yang lebih kuat dalam lingkungan asam KMNO 4 atau K 2 CR 2 O 7?
25. Bagaimana cara menentukan konstanta disosiasi elektrolit lemah menggunakan metode potensiometrik? Buat diagram rantai kimia elemen galvanik.
26. Apakah administrasi lump-sum ke organisme larutan RMNO 4 dan Nano 2?
8.10. Tugas Uji.
1. Molekul halogen apa (zat sederhana) menunjukkan dualitas redoks?
a) Tidak ada, semuanya hanya pengoksidasi;
b) semuanya kecuali fluor;
c) semuanya kecuali yodium;
d) Semua halogen.
2. Apa Ion Halide memiliki aktivitas pengurangan terbesar?
a) f -;
b) c1 -;
c) saya -;
d) BR -.
3. Apa halogen masuk disproporsionasi?
a) semuanya kecuali fluorine;
b) segalanya, kecuali fluorida, klorin, brom;
c) semuanya kecuali klorin;
d) Tidak ada halogen yang berpartisipasi.
4. Dalam dua tabung ada solusi KVR dan KI. Solusi FECL 3 ditambahkan ke kedua tabung uji. Dalam hal ini halida-ion dioksidasi ke halogen bebas jika E O (Fe 3+ / Fe 2+) \u003d 0,77 V; E ° (BR 2 / 2BR -) \u003d 1,06 V; E o (i2 / 2i -) \u003d 0,54 v?
a) KBR dan Ki;
b) ki;
c) KVR;
d) Bagaimanapun.
5. Agen pereduksi terkuat:
6. Di mana reaksi dengan partisipasi hidrogen peroksida, oksigen seperti gas akan menjadi salah satu produk reaksi?
7. Manakah dari elemen yang diusulkan memiliki nilai terbesar dari electronegability relatif?
a) o;
b) c1;
c) n;
d) s.
8. Karbon dalam koneksi organik menunjukkan properti:
a) agen pengoksidasi;
b) Mengurangi Agen;
suatu proses interaksi antara dua zat, di mana reaksi oksidasi dari satu zat terjadi karena pemulihan yang lain dan dalam medium campuran ion teroksidasi dan pengurangan dibentuk, misalnya. - Fe "dan Fe", Sn "dan Sn", dll. Tingkat intensitas sistem redoks ditentukan oleh besarnya potensi oksidasi-mengurangi eh, yang diekspresikan dalam volt dengan potensi normal elektroda hidrogen.
Semakin positif potensi sistem, semakin banyak sifat oksidatif yang dimilikinya. Potensi yang diperoleh dalam sistem yang mengandung konsentrasi ion teroksidasi dan dipulihkan, yang disebut. Normal.
O. O.-V. dari. Besarnya potensi normal dapat ditemukan berturut-turut, dan setiap sistem adalah agen pengoksidasi sehubungan dengan sistem dengan potensi normal yang lebih negatif, dan zat pereduksi dalam kaitannya dengan sistem dengan potensi normal yang lebih positif. Sistem reduktif memainkan peran besar dalam pembentukan mineral, mengkonversi zat organik di batuan sedimen, dll.
Setara dengan zat. atau Setara - Ini adalah partikel nyata atau konvensional yang dapat melampirkan, melepaskan atau setara dengan kation air dalam reaksi pertukaran ion atau elektron dalam reaksi reaksi oksidatif.
Misalnya, dalam reaksi:
NAOH + HCL \u003d NACL + H 2 O
setara akan menjadi partikel nyata na +, dalam reaksi
setara akan menjadi partikel imajiner ½zn (OH) 2.
Di bawah setara zat juga sering menyiratkan jumlah ekuivalen zat tersebut atau jumlah zat yang setara - Jumlah mol zat setara dengan satu mol hidrogen kation dalam reaksi yang sedang dipertimbangkan.
[sunting] Berat yang setara
Massa yang setara - Ini adalah massa satu setara dengan zat ini.
[sunting] Massa molar yang setara
Massa molar yang setara biasanya ditunjukkan sebagai atau. Rasio massa molar yang setara dari zat ke massa molar yang sebenarnya disebut faktor kesetaraan. (Biasanya disebut).
Massa molar setara zat adalah massa satu kesetaraan sholat yang setara dengan produk dari faktor kesetaraan pada massa molar zat ini.
M eq \u003d f eq × m
[sunting] faktor kesetaraan
Rasio massa molar yang setara dengan massa molar-nya disebut faktor kesetaraan. (Biasanya disebut).
[sunting] Nomor Equivalence
Jumlah kesetaraan dgn zat Ini sedikit integer positif yang setara dengan jumlah ekuivalen dari beberapa zat yang terkandung dalam 1 mol zat ini. Faktor ekivalensi dikaitkan dengan jumlah kesetaraan dgn zat Rasio berikut: \u003d 1 / z.
Misalnya, dalam reaksi:
Zn (OH) 2 + 2HCL \u003d ZNCL 2 + 2H 2 O
Setara adalah partikel ½zn (OH) 2. Nomor ½ adalah faktor kesetaraan., dgn zat Dalam hal ini, adalah 2
* - Untuk gas inert Dgn zat = 1
Faktor ekivalensi membantu merumuskan hukum kesetaraan.
[sunting] setara
Sebagai hasil dari karya-karya I. V. Richter (1792-1800), hukum yang setara dibuka:
§ Semua zat bereaksi dalam hubungan yang setara.
§ Formula yang mengekspresikan hukum yang setara: m 1 e 2 \u003d m 2 e 1
§ Setara Elektrokimia. - Jumlah zat yang harus diisolasi pada elektroda, menurut hukum Faraday, ketika melewati elektrolit unit jumlah listrik:
§ Di mana Faraday permanen.
§ Faraday permanen - Konstanta fisik, menentukan hubungan antara sifat elektrokimia dan fisik zat tersebut.
§ Faraday permanen sama dengan CL · Mol -1.
§ Konstanta Faraday masuk sebagai konstan hukum Kedua Faraday (Undang-Undang Elektrolisis).
§ Faraday konstan secara numerik sama dengan muatan listrik, selama lewatnya melalui elektrolit pada elektroda (1 / z) mol a dalam formula:
Dimana: 
- Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi.
§ Untuk Faraday Konstan, rasio berikut ini benar:
§ Di mana muatan dasar, dan jumlah Avogadro.
Isotop. (dari Dr.-Yunani. ισος - "sama", "sama", dan τόπος - "sebuah tempat") - varietas atom (dan nuklei) dari satu elemen kimia dengan jumlah neutron yang berbeda di kernel. Namanya disebabkan oleh fakta bahwa isotop berada di tempat yang sama (dalam satu sel) dari tabel Mendeleev. Sifat-sifat kimia atom hanya bergantung pada struktur cangkang elektronik, yang pada gilirannya, ditentukan terutama dengan tuduhan nukleus Dgn zat (yaitu jumlah proton di dalamnya) dan hampir tidak tergantung pada jumlah massanya SEBUAH. (I.E. Jumlah proton Dgn zat dan neutron. N.). Semua isotop dari satu elemen memiliki muatan nukleus yang sama, hanya berbeda dengan jumlah neutron. Biasanya, isotop ditunjukkan oleh simbol elemen kimia yang mengacu pada penambahan indeks kiri atas, yang berarti angka massa (misalnya, 12 C, 222 RN). Anda juga dapat menulis nama elemen dengan penambahan angka massa melalui tanda hubung (misalnya, karbon-12, Radon-222). Beberapa isotop memiliki nama tradisional sendiri (misalnya, deuterium, actinon).
Contoh isotop: 16 8 o, 17 8 o, 18 8 o - tiga isotop oksigen yang stabil.
[sunting] Terminologi
Posisi utama Jewo adalah bahwa istilah yang benar dalam satu-satunya angka untuk penunjukan atom (atau nuklei) dari satu elemen kimia dengan massa atom yang sama adalah nuklida, dan istilah isotop. Ini diizinkan untuk mendaftar untuk menunjuk serangkaian nuklida dari satu elemen. Istilah isotop. diusulkan dan digunakan pada awalnya beberapa nomorKarena untuk perbandingan itu diperlukan setidaknya dua jenis atom. Di masa depan, konsumsi istilah dalam singular juga banyak disertakan - isotop. Selain itu, istilah dalam beberapa angka sering digunakan untuk menunjuk serangkaian nuklida, dan bukan hanya satu elemen, yang juga salah. Saat ini, posisi organisasi ilmiah internasional tidak diberikan pada keseragaman dan istilah isotop Ini terus digunakan secara luas, termasuk di materi resmi berbagai divisi orang Yahudi dan Jupad. Ini adalah salah satu contoh dari titik istilah tersebut, awalnya diletakkan di dalamnya, berhenti untuk mematuhi konsep tersebut, untuk penunjukan istilah ini digunakan (contoh buku teks lain adalah atom, yang, dalam kontradiksi dengan judul, tidak terpisahkan).
[sunting] Sejarah pembukaan isotop
Bukti pertama bahwa zat yang memiliki perilaku kimia yang sama dapat memiliki sifat fisik yang berbeda, diperoleh dalam studi transformasi radioaktif dari atom elemen berat. Pada tahun 1906-07, ternyata produk dari dekomposisi radioaktif uranium - ionium dan produk dari dekompresi radioaktif - radiografi, memiliki sifat kimia yang sama dengan thorium, tetapi berbeda dari massa atom dan karakteristik pembusukan radioaktif . Ditemukan kemudian bahwa ketiga produk adalah spektrum optik dan sinar-X yang sama. Zat seperti itu identik dalam sifat kimia, tetapi berbagai atom dan beberapa properti fisikAtas saran ilmuwan Inggris F. Soddy, mulai memanggil isotop.
[sunting] isotop di alam
Diyakini bahwa komposisi isotop unsur-unsur pada Bumi adalah sama dalam semua bahan. Beberapa proses fisik di alam mengarah pada gangguan komposisi isotop elemen (alami fraksi. Karakteristik isotop dari elemen cahaya, serta pergeseran isotop selama pembusukan isotop berumur panjang alami). Akumulasi bertahap dalam mineral inti - produk peluruhan dari beberapa nuklida berumur panjang digunakan dalam geokronologi nuklir.
[sunting] Penggunaan isotop oleh manusia
Dalam kegiatan teknologi, orang belajar bagaimana mengubah komposisi isotop elemen untuk mendapatkan sifat materi tertentu. Misalnya, 235 diminta untuk reaksi berantai dari membagi neutron termal dan dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk reaktor nuklir atau senjata nuklir. Namun, dalam uranium alami, hanya 0,72% dari nuklida ini, sedangkan reaksi berantai praktis direalisasikan hanya dengan kandungan 235 u setidaknya 3%. Karena kedekatan sifat fisikokimia dari isotop elemen berat, prosedur pengayaan isotop uranium adalah tugas teknologi yang sangat kompleks, yang hanya selusin negara bagian di dunia. Di banyak cabang sains dan teknologi (misalnya, dalam analisis radioimmune), tag isotopik digunakan.
Disosiasi konstan - Pandangan konstanta kesetimbangan, yang menunjukkan kecenderungan objek besar untuk memisahkan (dibagi) menjadi benda-benda kecil, seperti halnya terurai kompleks ke dalam komponen molekul, atau ketika garam dibagi menjadi solusi berair terhadap ion . Konstanta disosiasi biasanya ditunjukkan K D. dan terbalik konstanta asosiasi. Dalam hal garam, konstanta disosiasi kadang-kadang disebut konstanta ionisasi.
Secara umum Reaksi
di mana kompleks A. X.Dgn B. y. rusak x. Unit A I. y. Unit B, konstanta disosiasi ditentukan sebagai berikut:
di mana [A], [B] dan merupakan konsentrasi A, B dan kompleks X B y, masing-masing.
[Sunting] Definisi
Disosiasi elektrolit. elektrolit yang lemahMenurut teori arrhenius, adalah reaksi yang dapat dibalik, yaitu, secara skematis dapat mewakili persamaan (untuk ion monovalent :):
KA ↔ K + + A -,
§ KA - koneksi yang nyata;
§ K + - kation;
§ A - - anion.
Konstanta ekuilibrium dari reaksi semacam itu dapat diungkapkan oleh persamaan:
 ,
| (1) |
§ - konsentrasi senyawa yang belum selesai dalam larutan;
§ - konsentrasi kation dalam larutan;
§ - Konsentrasi anion dalam larutan.
Keseimbangan konstan dalam kaitannya dengan reaksi disosiasi disebut disosiasi konstan.
[sunting] Disosiasi elektrolit dengan ion multifaset
Dalam kasus disosiasi elektrolit dengan ion multifaset, disosiasi terjadi pada langkah-langkah, dan untuk setiap tahap, ada proporsi konstanta disosiasi.
Contoh: Disosiasi asam polishnaya (lahir) [ sumber tidak ditentukan 332 hari] :
Tahap I: H 3 Bo 3 ↔ H + + H 2 Bo 3 -,
Tahap II: H 2 BO 3 - ↔ H + + HBO 3 2-,
III Panggung: HBO 3 2- ↔ H + + BO 3 3-,
Tingkat pertama disosiasi untuk elektrolit tersebut selalu jauh lebih jauh, yang berarti bahwa disosiasi senyawa tersebut terutama pada tahap pertama.
[sunting] Koneksi konstanta disosiasi dan tingkat disosiasi
Berdasarkan penentuan tingkat disosiasi, untuk KA elektrolit dalam respon disosiasi \u003d \u003d α · c, \u003d c - α · c \u003d c · (1 - α), di mana α adalah tingkat disosiasi elektrolit.
| , | (2) |
Ungkapan ini disebut hukum pengenceran ostelald. Dengan α yang sangat kecil (α<<1) K=cα² и
dengan demikian, dengan peningkatan konsentrasi elektrolit, derajat disosiasi berkurang, dengan penurunan - meningkat. Perincian koneksi konstanta disosiasi dan gelar disosiasi dijelaskan dalam artikel oleh Hukum Pengenceran Ostel.
[sunting] Perbedaan hasil eksperimen dari model arrhenius, kesimpulan konstanta disosiasi melalui aktivitas
Perhitungan di atas didasarkan pada teori arrhenius, yang terlalu kasar, tidak memperhitungkan faktor-faktor interaksi elektrostatik ion. Penyimpangan dari keadaan ideal dalam solusi elektrolit terjadi pada konsentrasi yang sangat rendah, karena kekuatan campuran berbanding terbalik secara proporsional kotakjarak antara pusat ion, sedangkan kekuatan antarmolekul berbanding terbalik secara proporsional gelar ketujuh Jarak, yaitu, kekuatan mezhionic bahkan dalam larutan encer jauh lebih intermolekul.
Lewis menunjukkan bahwa untuk solusi nyata, dimungkinkan untuk mempertahankan persamaan sederhana (lihat di atas) jika alih-alih konsentrasi ion memperkenalkan fungsinya, yang disebut aktivitas. Aktivitas (a) berkorelasi dengan konsentrasi (c) melalui koefisien koreksi γ, yang disebut koefisien aktivitas:
sEBUAH. = γ c.
Dengan demikian, ekspresi untuk konstanta kesetimbangan, menurut arrhenius yang dijelaskan oleh persamaan (1), Lewis akan terlihat seperti:
§ 
;
§ 
;
Dalam teori Lewis, hubungan antara konstanta dan tingkat disosiasi (dalam teori arrhenius, pencatatan persamaan (2) diungkapkan oleh relasi:
Jika tidak ada pengaruh lain yang membelot larutan dari keadaan ideal, maka molekul yang belum selesai berperilaku seperti gas ideal dan γ ka \u003d 1, dan ekspresi sebenarnya dari hukum pengenceran Ostel akan mengambil bentuk:
§ - Koefisien aktivitas elektrolit rata-rata.
Dengan C → 0 dan γ → 1, persamaan di atas dari Undang-Undang Pengenceran Ostel mengambil formulir (2). Semakin kuat memisahkan elektrolit, semakin cepat nilai koefisien aktivitas γ menyimpang dari unit, dan semakin cepat ada pelanggaran terhadap hukum klasik pemuliaan.
[sunting] Disosiasi konstan dari elektrolit kuat
Elektrolit yang kuat memisahkan hampir ditujukan (reaksi tidak dapat dipulihkan), oleh karena itu, dalam penyebut ekspresi untuk disosiasi konstan, dan seluruh ekspresi cenderung tak terhingga. Dengan demikian, untuk elektrolit yang kuat, istilah "konstanta disosiasi" dirampas makna.
[sunting] Contoh perhitungan
[sunting] disosiasi air
Air adalah elektrolit yang lemah memisahkan sesuai dengan persamaan
Konstanta disosiasi air pada 25 ° C adalah
Mempertimbangkan bahwa dalam sebagian besar solusi, air dalam bentuk molekuler (konsentrasi ion H + dan oh kecil), dan mengingat bahwa massa molar air adalah 18.0153 g / mol, dan kepadatan pada suhu 25 ° C - 997.07 G / L, air bersih sesuai dengan konsentrasi \u003d 55.346 mol / l. Oleh karena itu, persamaan sebelumnya dapat ditulis ulang sebagai
Penerapan formula perkiraan memberikan kesalahan sekitar 15%:
Berdasarkan nilai gelar disosiasi yang ditemukan, saya akan menemukan solusi pH:
Tingkat disosiasi - Nilai yang mencirikan keadaan kesetimbangan dalam respons disosiasi dalam sistem homogen (homogen).
Tingkat disosiasi α sama dengan rasio jumlah molekul terdisosiasi n. menjumlahkan n. + N.dimana N. - Jumlah molekul-molekul yang diaktakan. Seringkali α dinyatakan dalam persen. Tingkat disosiasi tergantung pada sifat elektrolit terlarut dan pada konsentrasi larutan.
[sunting] Contoh
Untuk asam asetat CH 3 CoOH, nilai α adalah 4% (dalam larutan 0,01m). Ini berarti bahwa dalam larutan asam air hanya 4 dari masing-masing 100 molekul terdisosiasi, yaitu, mereka dalam bentuk ion H + dan CH 3 Soo, sisanya 96 molekul tidak terdisosiasi.
[Sunting] Metode definisi
§ Pada konduktivitas listrik larutan
§ Untuk mengurangi suhu beku
[sunting] Disosiasi Immusi
Karena elektrolit yang kuat memisahkan hampir sepenuhnya, koefisien isotonik dapat diharapkan untuk mereka sama dengan jumlah ion (atau atom terpolarisasi) dalam unit rumus (molekul). Namun, pada kenyataannya, koefisien ini selalu kurang dari rumus yang ditentukan. Misalnya, koefisien isotonik untuk larutan 0,05 molane NaCl adalah 1.9 bukannya 2.0, (untuk larutan magnesium sulfat dengan konsentrasi yang sama dan sama sekali sAYA. \u003d 1,3). Ini dijelaskan oleh elektrolit yang kuat, dikembangkan pada tahun 1923 oleh P. Debay dan E. Hyukkel: Pergerakan ion dalam larutan itu sulit untuk selubung solvasi yang dihasilkan. Selain itu, ion berinteraksi bersama: beragam yang dibebankan tertarik, sedangkan yang dibebankan itu ditolak; Gambangan daya tarik mengarah pada pembentukan kelompok-kelompok ion yang bergerak dengan solusi bersama. Kelompok seperti itu dipanggil ion Associates. atau pasangan ion.. Dengan demikian, solusinya berperilaku seolah-olah mengandung lebih sedikit partikel daripada pada kenyataannya, karena kebebasan bergerak mereka terbatas. Contoh paling jelas tentang konduktivitas listrik λ yang meningkat dengan pengenceran larutan. Melalui rasio konduktivitas listrik nyata ke seperti dengan penentuan pengenceran yang tak terbatas tingkat disosiasi imajiner elektrolit yang kuat, juga dilambangkan α :
,
dimana n img. - imajiner, dan n displv. - Jumlah nyata partikel dalam larutan.
(S) dan ob -elektroda.
Tergantung pada mekanisme oksidasi - pemulihan berbagai sistem OS dapat dibagi menjadi dua jenis:
Ketenan 1: Sistem ob-sistem di mana proses reduksi dikaitkan dengan transfer hanya elektron, misalnya: Fe³ + + ē ↔ Fe² +
Tipe 2.: Sistem OS di mana proses redoks dikaitkan tidak hanya dengan transmisi elektron, tetapi juga proton, misalnya:
C 6 N 4 O 2 + 2N + 2ē ↔ C 6N 4 (OH) 2
hinon Hydroquinone.
MNO 4 - + 8H + + 5ē ↔ Mn² + + 4H 2 o
Logam inert dalam kombinasi dengan sistem OS disebut redoks atau elektroda redoks, dan potensi terjadi pada elektroda ini disebut redoks atau potensi redoks.
Logam inert hanya mengambil partisipasi tidak langsung dalam potensi penentuan reaksi, menjadi perantara dalam transmisi elektron dari berkurangnya bentuk zat merah ke sapi teroksidasi.
Ketika perendaman logam inert menjadi larutan yang mengandung kelebihan bentuk besi teroksidasi, pelat logam dibebankan secara positif (Gbr. 10 a)
Dengan kelebihan dari bentuk besi yang dikurangi, permukaan platinum dibebankan secara negatif (Gbr. 10 b).
Ara. 10. Munculnya potensi OS
Transfer elektron dari satu ion ke yang lain melalui logam mengarah pada formasi pada permukaan logam DES.
Pertukaran elektron mezhione dimungkinkan tanpa logam. Tetapi ion Fe² + dan Fe³ + diselingi dengan berbagai cara dan untuk mentransfer elektron untuk mengatasi penghalang energi. Transisi elektron dari FE² + ion per logam dan dari permukaan logam hingga ion Fe³ + ditandai dengan energi aktivasi yang lebih kecil.
Dengan aktivitas yang sama dari FE² + dan ion + Fe³ + plat platinum yang dibebankan secara positif, karena Elektron - Kemampuan akseptor ion Fe³ + lebih besar dari kemampuan donor elektronik Fe² +.
Persamaan Peters.
Ketergantungan kuantitatif OS - potensi sifat sistem OS (φ ° R), rasio aktivitas bentuk teroksidasi dan berkurang, suhu, dan pada aktivitas ion hidrogen ditetapkan oleh persamaan Peters.
Ketenan 1: φr \u003d φ ° R + ∙ Ln
Tipe 2.: φr \u003d φ ° R + ∙ Ln
di mana φr - potensial, di;
φ ° R - standar OB - potensial, di;
z adalah jumlah elektron yang terlibat dalam proses;
a (oh) - aktivitas bentuk teroksidasi, mol / l;
a (merah) - aktivitas bentuk pengurangan, mol / l;
m - jumlah proton;
a (H +) - aktivitas ion hidrogen, mol / l.
Rally standar disebut potensi yang terjadi pada antarmuka logam inert - solusi di mana aktivitas bentuk teroksidasi sama dengan aktivitas bentuk yang dikurangi, dan untuk sistem tipe kedua, selain itu, aktivitas Ion hidrogen sama dengan satu.
Klasifikasi elektroda reversibel.
Setelah mempertimbangkan prinsip pengoperasian elektroda, dapat disimpulkan bahwa sesuai dengan sifat-sifat zat yang terlibat dalam proses yang mendefinisikan potensial, serta pada perangkat, semua elektroda reversibel dibagi menjadi kelompok-kelompok berikut:
Elektroda dari jenis pertama;
Elektroda sortir kedua;
Elektroda selektif ion;
Redoks - mengurangi elektroda.
1. Elemen galvanik adalah sistem yang menghasilkan pekerjaan, daripada mengkonsumsinya, sehingga EDC elemen disarankan untuk mempertimbangkan nilai positif.
2. Elemen EMF dihitung, dikurangi dari nilai numerik potensi elektroda kanan, jumlah potensi elektroda kiri adalah aturan "kanan plus". Oleh karena itu, diagram elemen ditulis sehingga elektroda kiri negatif, dan haknya positif.
3. Perbatasan bagian antara konduktor baris pertama dan kedua adalah satu fitur: zn | znso4; Cu | cuso4.
4. Perbatasan bagian antara konduktor jenis kedua digambarkan oleh garis putus-putus: ZNSO4 (P): cuso4 (p)
5. Jika jembatan elektrolit digunakan pada batas bagian dua konduktor genus kedua, itu dilambangkan dengan dua fitur: znso4 (p) || cuso4 (p).
6. Komponen dari fase yang sama direkam melalui koma:
PT | FE³ +, FE² +; PT, H2 | HCl (P)
7. Persamaan reaksi elektroda ditulis ke kiri zat dalam bentuk oksidatif, dan di sebelah kanan dalam restoratif.
Potensi redoks (sinonim redoks potensial; dari lat. Reduktio - recovery dan oxydatio - oksidasi) - potensi dari elektroda lembam (biasanya platinum) direndam dalam larutan yang mengandung satu atau lebih sistem redoks yang dapat dibalik.
Sistem redoks reversibel (sistem redoks) adalah larutan yang mengandung bentuk zat teroksidasi dan dipulihkan, yang masing-masing dibentuk dari yang lain dengan cara reaksi reduksi yang dapat dibalik.
Sistem redoks paling sederhana termasuk kation logam yang sama dari berbagai valensi, misalnya
atau anion dari komposisi yang sama, tetapi dari valensi yang berbeda, misalnya
Dalam sistem seperti itu, proses redoks dilakukan dengan transfer elektron dari bentuk yang dikurangi ke teroksidasi. Sistem redoks semacam itu mencakup sejumlah enzim pernapasan yang mengandung Gemina, seperti sitokromas. Potensi redoks dari sistem tersebut dapat dihitung oleh Peters:
dimana e. - Potensi redoks dalam volt, T - suhu atas skala absolut, N adalah jumlah elektron yang hilang oleh satu molekul atau ion dari bentuk yang dikurangi selama transisi ke dalam bentuk teroksidasi; [OH] dan - konsentrasi molar (lebih tepatnya aktivitas) masing-masing teroksidasi dan mengurangi bentuk; E0 adalah potensi oksidatif dan reduksi normal dari sistem ini, sama dengan potensi redoksnya, asalkan \u003d. Potensi redoks normal dari banyak sistem redoks dapat ditemukan dalam buku-buku referensi fisikokimia dan biokimia.
Dalam banyak sistem biologis, reaksi redoks dilakukan dengan mentransfer dari bentuk yang dikurangi untuk teroksidasi bukan hanya elektron, tetapi juga sama dengan jumlah proton, misalnya 
Besarnya oksidasi dan potensi reduksi dari sistem tersebut ditentukan tidak hanya dengan rasio [oh]: \u003d dan pH \u003d 0; nilai yang tersisa adalah arti yang sama seperti dalam persamaan (1). Potensi redoks dari sistem biologis biasanya ditentukan oleh pH \u003d 7 dan nilai E0-1.984 · 10-4 · t · pH dilambangkan oleh E0. Dalam hal ini, persamaan (2) mengambil formulir:
Secara eksperimental, potensi redoks ditentukan oleh potensiometrik (lihat potensiometri). Potensi redoks sel terisolasi dan benda-benda biologis lainnya sering diukur dengan colorimetri dengan bantuan indikator redoks (lihat). Besarnya potensi redoks adalah ukuran oksidatif atau kapasitas reduktif dari sistem ini. Sistem redoks, memiliki potensi redoks yang lebih tinggi, mengoksidasi sistem dengan potensi redoks yang lebih rendah. Dengan demikian, mengetahui magnituds potensi redoks dari sistem redoks biologis, Anda dapat menentukan arah dan urutan reaksi redoks di dalamnya. Pengetahuan tentang potensi redoks memungkinkan untuk menghitung jumlah energi yang dikecualikan pada tahap tertentu proses oksidatif yang terjadi dalam sistem biologis. Lihat juga oksidasi biologis.
Halaman 4 dari 8
Proses redoks dan sistem redoks dalam anggur
Informasi umum tentang proses redoks
Zat teroksidasi ketika mengikat oksigen atau memberikan hidrogen; Misalnya, dengan sulfur sulfur, jadi 2 sulfurida terbentuk, jadi 2 sulfium dengan oksidasi H 2 SO3 adalah asam sulfat H5SO4, dan ketika mengoksidasi hidrogen sulfida H 2 S - sulfur S; Ketika sulfat besi bivalen dioksidasi dengan adanya asam, sulfat besi trivalen terbentuk
4FESO "+ 2H 2 SO4 + 02 \u003d 2FE2 (SO4) 3 + 2N20.
atau ketika sulfat divalen dibesarkan pada anion jadi ~ h kation fe ++ mendapat
4FE ++ + 6SO "+ 4H + + 02 \u003d 4FE +++ + + 6SO ~~ + 2H 2 0,
Atau, mengurangi anion, tidak berpartisipasi dalam reaksi, temukan
4FE ++ + 4N + + 02 \u003d 4FE +++ + 2N20.
Reaksi yang terakhir identik dalam kasus oksidasi garam lain dari besi bivalen; Itu tidak tergantung pada sifat anion. Akibatnya, oksidasi ion besi bivalen dalam ion besi trivalen adalah untuk meningkatkan muatan positifnya karena ion hidrogen, yang kehilangan tuduhannya, membentuk atom hidrogen yang terhubung dengan oksigen untuk memberi air. Akibatnya, dengan oksidasi seperti itu, peningkatan tuduhan positif kation, atau, adalah sama, pengurangan muatan negatif anion. Misalnya, oksidasi hidrogen sulfida H 2 S adalah untuk mengubah ion sulfur dalam sulfur. Bahkan, dalam kedua kasus, ada hilangnya biaya listrik atau elektron negatif.
Sebaliknya, ketika pemulihan, pengurangan muatan positif kation atau peningkatan muatan negatif anion terkelupas. Misalnya, reaksi sebelumnya dapat dikatakan bahwa pemulihan ion H + ke hidrogen atom diamati dan bahwa dalam arah reaksi berlawanan, ion Fe +++ dipulihkan ke ion Fe ++. Dengan demikian, pemulihan dikurangi menjadi peningkatan jumlah elektron.
Namun, ketika datang ke oksidasi molekul organik, istilah "oksidasi" mempertahankan maknanya dari konversi satu molekul ke yang lain atau satu set yang lain, kaya oksigen atau kurang kaya. Restorasi adalah proses terbalik, misalnya, oksidasi alkohol SNZ-CH2ON di Aldehyde CH3-SNO, kemudian menjadi asam asetat CH3-COXY:
-2n + n, 0-2n
CH3-CH2ON -\u003e CH3-SNO -\u003e
-\u003e CH3-COXY.
Proses oksidasi molekul organik di dalam sel, yang secara konstan ditemukan dalam kimia biologis dan dalam mikrobiologi, paling sering terjadi dengan dehidrogenasi. Mereka dikombinasikan dengan proses pemulihan dan merupakan proses redoks, seperti oksidasi dengan fermentasi alkohol antara gliserin dan aldehida asetat, yang dikatalisis oleh codextrusion dan mengarah ke alkohol:
Ch2on-Sony-SNO + CH3-SNO + H20 - + CH2ON-SONY-COON + CH3-CH2ON.
Di sini kita berbicara tentang proses redoks yang ireversibel, yang, bagaimanapun, dapat menjadi reversibel di hadapan katalis, seperti yang akan ditunjukkan di bawah ini. Contoh pengurangan oksidasi melalui pertukaran elektron dan reversibel bahkan dengan tidak adanya katalis mana pun adalah keseimbangan
Fe +++ + Cu + Fe ++ + Cu ++.
Ini adalah jumlah dari dua reaksi dasar yang secara elektronik memasok
Fe ++++ E Fe ++ dan Cu + Cu ++ + e.
Reaksi reversibel dasar seperti itu membuat sistem redoks atau sistem redoks.
Mereka menarik langsung ke Enet. Memang, pada satu sisi, seperti yang ditunjukkan, ion Fe ++ dan Cu + ditampilkan, yaitu, mereka dioksidasi secara langsung, tanpa katalis dilarutkan oleh oksigen molekuler, dan bentuk teroksidasi dapat mengoksidasi kembali zat lain, oleh karena itu, ini Sistem adalah katalis oksidasi. Di sisi lain, mereka adalah orang-orang Indisriminaria, yang selalu berbahaya dari sudut pandang praktik pembuatan anggur, dan keadaan ini yang terkait erat dengan properti mereka dari satu valensi.
Pandangan umum dari sistem redoks terionisasi, terionisasi oleh ion yang terbentuk dalam larutan, dibebankan secara positif atau negatif, dapat dinyatakan sebagai berikut:
Merah \u003d 5 ± oh + e (atau PE).
Penampilan umum sistem redoks organik, di mana transisi komponen dikembalikan ke teroksidasi terjadi dengan membebaskan hidrogen, dan bukan elektron:
Merah * oh + h2.
Di sini, merah dan oh, mewakili molekul yang tidak memiliki biaya kelistrikan. Tetapi di hadapan katalis, misalnya, salah satu sistem redoks yang ditampilkan di atas atau beberapa enzim sel N, 2 berada dalam keseimbangan dengan ionnya dan merupakan sistem pereduksi redoks dari tipe pertama.
H2 * ± 2N + 2E,
Di mana dua reaksi dari penjumlahan dua reaksi, kita mendapatkan keseimbangan
Merah * Ox + 2h + + 2e.
Dengan demikian, kami datang ke formulir yang mirip dengan jenis sistem terionisasi yang mengalokasikan elektron secara bersamaan dengan pertukaran hidrogen. Akibatnya, sistem ini, seperti elektrostasi sebelumnya.
Mustahil untuk menentukan potensi absolut dari sistem; Anda hanya dapat mengukur perbedaan potensial antara kedua sistem redoks:
REDI + OX2 * RED2 + OXJ.
Dalam prinsip ini, definisi dan pengukuran oksidasi dan potensi reduksi larutan seperti anggur tersebut didasarkan.
Klasifikasi sistem redoks
Untuk mempertimbangkan dengan lebih baik sistem oksidatif dan rehabilitasi anggur dan memahami peran mereka, disarankan untuk menggunakan klasifikasi Vurcer, yang membelah mereka menjadi tiga kelompok:
1) Zat secara langsung elektroaktif, yang dalam larutan, bahkan satu, langsung dipertukarkan oleh elektron dengan elektroda platin inert, yang mengambil potensi yang sepenuhnya ditentukan. Zat-zat yang terisolasi ini membentuk sistem redoks.
Ini termasuk: a) ion logam berat yang merupakan sistem Cu ++ / Cu + dan Fe ++ / Fe +++; b) Banyak pewarna, yang disebut pewarna oksidasi pengurangan yang digunakan untuk penentuan kolormetri potensi redoks; c) riboflavin, atau vitamin VG, dan dehidrogenase, di mana ia termasuk (enzim kuning), berpartisipasi dalam pernapasan seluler dalam anggur atau dalam ragi di aerobiasis. Ini adalah sistem yang bersistaan \u200b\u200botomatis, I.E., di hadapan oksigen, mereka mengambil bentuk teroksidasi. Untuk oksidasi mereka, oksigen tidak memerlukan katalis;
2) zat dengan elektrostativitas yang lemah, yang tidak bereaksi atau bereaksi lemah ke elektroda platinum dan secara independen tidak memberikan kondisi untuk keseimbangan, tetapi menjadi elektroaktif ketika mereka berada dalam larutan di hadapan zat-zat kelompok pertama dalam konsentrasi yang sangat lemah dan berikan dalam hal ini potensi tertentu. Zat-zat kelompok kedua bereaksi dengan yang pertama mengkatalisasi transformasi redoks mereka dan membuat sistem ireversibel dapat dibalik. Akibatnya, pewarna oksidasi pemulihan memungkinkan Anda untuk menyelidiki zat-zat kelompok ini, untuk menentukan potensi normal bagi mereka dan mengklasifikasikannya. Dengan cara yang sama, kehadiran dalam kesalahan besi dan tembaga membuat sistem elektroaktif, yang, terisolasi, bukan sistem oksidatif dan pemulihan.
Ini termasuk: a) zat dengan fungsi enol dengan ikatan ganda (-Satu \u003d tidur-tidur), dalam keseimbangan dengan fungsi di-keton (-zo-co-), seperti vitamin C, atau askorbic, asam, reduktones , digidimalea-asam baru; b) Cytochrome, yang memainkan peran utama dalam respirasi seluler pada tumbuhan dan hewan;
3) Zat listrik di hadapan diastasis. Dehidrogenasi mereka dikatalisis oleh dehidrogenase, perannya adalah untuk memastikan transfer hidrogen dari satu molekul ke molekul lainnya. Secara umum, sistem ini melampirkan elektrostasi, yang berpotensi mereka miliki, menambahkan katalis ke media, memberikan transformasi redoks ke dalam media; Kemudian mereka menciptakan kondisi untuk keseimbangan redoks dan potensi tertentu.
Ini adalah sistem asam laktat - asam pirografis di hadapan autolysate bakteri susu, yang mengarah pada ekuilibrium reduksi oksidatif CH3-SONYA-segera dan SNZ-Co-Co-Coxy - sistem yang terlibat dalam fermentasi dalam asam laktat; Etanol adalah etanal, yang sesuai dengan pergerakan aldehida menjadi alkohol dalam proses fermentasi alkohol, atau sistem butadiol - acetoin. Sistem baru-baru ini tidak penting bagi anggur itu sendiri, meskipun dapat diasumsikan bahwa anggur dapat mengandung dehidrasi tanpa adanya sel mikroba, tetapi mereka penting untuk fermentasi alkohol atau laktik, serta untuk anggur yang sudah selesai mengandung sel-sel hidup. Mereka menjelaskan, misalnya, pemulihan Ethannel di hadapan ragi atau bakteri - sebuah fakta yang dikenal untuk waktu yang lama.
Untuk semua zat pengoksidasi atau pereduksi ini, potensi redoks dapat ditentukan, normal atau mungkin, di mana sistem setengah teroksidasi dan setengah dipulihkan. Ini memungkinkan mereka untuk mengklasifikasikannya dalam urutan force pengoksidasi atau memulihkan. Dimungkinkan juga untuk meramalkan terlebih dahulu, dalam bentuk apa (teroksidasi atau dipulihkan) adalah sistem ini dalam larutan dengan potensi redoks yang diketahui; memprediksi perubahan dalam isi oksigen terlarut; Menentukan zat yang teroksidasi atau dipulihkan terlebih dahulu. Pertanyaan ini cukup disorot di bagian "Konsep potensi redoks".